DE102005018730B4

DE102005018730B4 - Valve arrangement with piezo control

Info

Publication number: DE102005018730B4
Application number: DE200510018730
Authority: DE
Inventors: Gerd Mattes
Original assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2025-04-23
Also published as: EP1715229B1; EP2113696A2; EP1715229A3; US7520487B2; US20060260701A1; DE502006005149D1; CN1877171A; CN100472109C; EP1715229A2; EP2113696B1; DE102005018730A1; EP2113696A3

Abstract

Ventilanordnung (1), insbesondere Gasventilanordnung,
mit wenigstens einem Hauptventil (2), das ein Ventilverschlussglied (17) aufweist, das mit einer fluidbetätigten Antriebseinrichtung (6) verbunden ist,
mit einem Pilotventil (5), das mit der Antriebseinrichtung (6) verbunden ist, um diese durch einen Pilotfluidfluss zu steuern, und das ein piezoelektrisches Betätigungsorgan (31) zur Beeinflussung des Pilotfluidflusses aufweist, und
mit einer Steuereinrichtung (35), die mit dem Pilotventil (5) verbunden ist und dieses mit einer Wechselspannung beaufschlagt, um es zwischen Offenstellung und Schließstellung oszillierend zu betreiben und dadurch das Hauptventil (2) zu öffnen.Valve arrangement (1), in particular gas valve arrangement,
with at least one main valve (2) having a valve closure member (17) connected to a fluid-operated drive device (6),
a pilot valve (5) connected to the drive means (6) to control it by a pilot fluid flow and having a piezoelectric actuator (31) for influencing the pilot fluid flow, and
with a control device (35) which is connected to the pilot valve (5) and this is acted upon by an alternating voltage to oscillate between open position and closed position and thereby open the main valve (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, die sich insbesondere für Gasanwendungen eignet.The The invention relates to a valve arrangement which is particularly suitable for gas applications suitable.

Zum Steuern von Fluidflüssen werden häufig Servoventile eingesetzt, die von einem Pilotventil gesteuert werden. Eine solche Ventilanordnung ist beispielsweise der DE 100 06 600 B4 zu entnehmen. Diese Ventilanordnung weist ein Hauptventil mit einem Ventilverschlussglied auf, dem ein Ventilsitz zugeordnet ist. Eine Feder spannt das Ventilverschlussglied gegen den Ventilsitz. Zum Öffnen dieses Hauptventils dient eine fluidbetätigte An triebseinrichtung in Form einer in einem Gehäuse angeordneten Membran, die über eine Ventilstange mit dem Ventilverschlussglied verbunden ist. Zur kontrollierten und gesteuerten Druckbeaufschlagung der Membran und zur Erzeugung einer das Hauptventil öffnenden Kraft ist ein elektromagnetisches Pilotventil vorgesehen, das als Umschaltventil ausgebildet ist. Es verbindet entweder die beiden von der Membran in dem Gehäuse abgeteilten Kammern miteinander oder in seiner anderen Schaltlage eine der Kammern mit der Abströmseite des Ventils. Auf diese Weise lässt sich die Ventilanordnung mit kleinen elektrischen Leistungen öffnen oder schließen. Jedoch muss zur Offenhaltung der Ventilanordnung der Elektromagnet des Pilotventils ständig bestromt werden. Auch wenn hier eine Haltestromabsenkung durchgeführt wird, führt dies zu einer nicht vernachlässigbaren Leistungsaufnahme. Diese kann auch nicht beliebig vermindert werden. Aus Sicherheitsgründen muss das Pilotventil bei Stromausfall sicher in die zur Bewirkung der Schließlage der Ventilanordnung erforderliche Position schalten. Dazu ist eine entsprechende Rückstellfeder erforderlich, die in der Lage ist, alle Remanenzkräfte, die in einem Magnetkreis auftreten können, sicher zu überwinden. Entsprechend groß muss dann der Haltestrom des Pilotventils bemessen sein, um im angesteuerten Zustand wiederum die Schließfeder zu überwinden.For controlling fluid flows servo valves are often used, which are controlled by a pilot valve. Such a valve arrangement is for example the DE 100 06 600 B4 refer to. This valve arrangement has a main valve with a valve closure member, which is associated with a valve seat. A spring biases the valve closure member against the valve seat. To open this main valve is a fluid-operated to drive means in the form of a housing arranged in a membrane, which is connected via a valve rod with the valve closure member. For controlled and controlled pressurization of the membrane and for generating a main valve opening force, an electromagnetic pilot valve is provided, which is designed as a changeover valve. It connects either the two chambers separated from the membrane in the housing with one another or, in its other switching position, one of the chambers with the outflow side of the valve. In this way, the valve assembly can be opened or closed with small electrical power. However, in order to keep open the valve arrangement, the solenoid of the pilot valve must be constantly energized. Even if a holding current reduction is performed here, this leads to a non-negligible power consumption. This can not be reduced arbitrarily. For safety reasons, the pilot valve must switch safely in case of power failure in the required to effect the closed position of the valve assembly position. For this purpose, a corresponding return spring is required, which is able to safely overcome all the remanence forces that can occur in a magnetic circuit. Correspondingly large, the holding current of the pilot valve must then be dimensioned in order to overcome the closing spring in the controlled state.

Des Weiteren gestattet eine solche Ventilanordnung keine Modulation des Gasflusses. Vielmehr handelt es sich um ein Auf/Zu-Ventil mit dem sich Zwischenwerte nicht dauerhaft einstellen lassen. Sollen Gasgeräte mit wechselndem Leistungsbedarf durch ein solches Ventil gesteuert werden, sind zusätzliche Modulationsventile erforder lich.Of Furthermore, such a valve arrangement does not allow modulation of the gas flow. Rather, it is an on / off valve with Intermediate values can not be set permanently. Should gas appliances controlled with varying power requirements by such a valve are additional Modulation valves erforder Lich.

Aus der DE 689 09 349 T2 ist ein piezogesteuertes Pilotventil bekannt, das mit einem Analogsignal angesteuert wird. Das Analogsignal wird über einen Mikroprozessor 30 erzeugt, der über einen Analog/Digital-Wandler und eine nachgeordnete Ansteuerschaltung mit dem Pilotventil verbunden ist. Das Pilotventil steuert einen Membranantrieb eines Hauptventils, wobei diese entsprechend der mehr oder minder großen Öffnung des Pilotventils das Hauptventil mehr oder weniger weit öffnen.From the DE 689 09 349 T2 a piezogesteuertes pilot valve is known, which is driven by an analog signal. The analog signal is via a microprocessor 30 generated, which is connected via an analog / digital converter and a downstream drive circuit to the pilot valve. The pilot valve controls a membrane drive of a main valve, which open the main valve more or less according to the more or less large opening of the pilot valve.

Bleibt der Piezoaktor durch einen Fehler der Ansteuerschaltung in Offenstellung hängen, ist ein ständiger Gasfluss möglich.Remains the piezoelectric actuator by an error of the drive circuit in the open position hang, is a constant Gas flow possible.

Aus der DE 103 03 856 B3 ist ein Piezoventil mit Piezoaktor bekannt, der über eine Wippe ein Pilotventil betätigt. Bleibt der Piezoaktor in einer Stellung hängen, bleibt das Pilotventil in der gleichen Stellung stehen.From the DE 103 03 856 B3 is a piezo valve with piezoelectric actuator known which actuates a pilot valve via a rocker. If the piezo actuator remains in a position, the pilot valve will remain in the same position.

Die DE 37 39 048 C2 offenbart ein Mehrwegeventil mit einem piezoelektrischen Aktor. Das Mehrwegeventil ist als Umschaltventil ausgebildet, mit dem alternativ ein erster oder ein zweiter Anschluss freigegeben werden kann. Bleibt das Ventil in der einmal eingenommenen Stellung hängen bleibt der offenstehende Ausgang offen und ein etwaige Gasfluss wird nicht abgestellt.The DE 37 39 048 C2 discloses a multiway valve with a piezoelectric actuator. The multi-way valve is designed as a changeover valve, with the alternatively a first or a second port can be released. If the valve remains stuck in the position it once occupied, the open outlet remains open and any gas flow is not shut off.

Die DE 33 15 972 C2 offenbart ein magnetisch betätigtes Fluidventil für automatische Tanksäulen, bei dem das Pilotventil in einem bestimmten Betriebszustand schwingt. Wenn dies der Fall ist, bleibt das Hauptventil geschlossen, so dass nur der reduzierte Fluidstrom durch den Bypasskanal bestehen bleibt.The DE 33 15 972 C2 discloses a magnetically actuated automatic fuel pump fluid valve in which the pilot valve oscillates in a particular operating condition. If this is the case, the main valve remains closed, leaving only the reduced fluid flow through the bypass channel.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ventilanordnung zu schaffen, die die oben genannte Ventilanordnung wenigstens in einer Hinsicht verbessert.From that Based on the object of the invention, an improved valve arrangement to provide the above valve assembly at least in improved in one respect.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung wie auch durch das erfindungsgemäße Ventilansteuerverfahren gelöst:
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung weist ein als Piezoventil ausgebildetes Pilotventil auf, das zum Öffnen des Hauptventils von einer Steuereinrichtung mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird. Dies stellt per se ein Sicherheitsmerkmal dar. Ein Fehler in der Steuereinrichtung führt mit einiger Sicherheit zum Wegfall der Ausgangswechselspannung. Wird diese über ein potentialtrennendes Element, beispielsweise einen Übertrager (Transformator) oder einen Koppelkondensator, zu dem piezoelektrischen Betätigungsorgan geleitet, können bei Auftreten eines elektrischen Fehlers beispielsweise anliegende Dauergleichspannungen nicht zu dem piezoelektrischen Betätigungsorgan gelangen und dieses in Daueröffnungsposition überführen. Nur Wechselspannungssignale können somit die Öffnung des Pilotventils und entsprechend die Öffnung des Hauptventils bewirken. Die Frequenz der Wechselsignale wird vorzugsweise wenigstens so groß gewählt, dass das angeschlossene Servoventil durch das Pulsieren des Pilotventils und des Pilotgasflusses verursachte Schwingungen integriert, d.h. diesen nicht mehr oder nicht mehr in relevanter Weise folgt.This object is achieved by the valve arrangement according to the invention as well as by the valve actuation method according to the invention:
The valve arrangement according to the invention has a pilot valve designed as a piezo valve, which is acted upon by a control device with an alternating voltage for opening the main valve. This represents per se a security feature. An error in the control device leads with some certainty to the omission of the AC output voltage. If this is passed to the piezoelectric actuator via a potential-separating element, for example a transformer or a coupling capacitor, for example, continuous DC voltages applied to an electrical fault can not reach the piezoelectric actuator and convert it into the permanent-opening position. Only AC signals can thus cause the opening of the pilot valve and corresponding to the opening of the main valve. The frequency of the alternating signals is preferably selected to be at least so great that the connected servo valve integrates oscillations caused by the pulsation of the pilot valve and the pilot gas flow, ie it no longer or no longer follows them in a relevant manner.

Die Nutzung eines Pilotventil mit piezoelektrischem Betätigungsorgan bietet einen weiteren Vorzug: die zum öffnen und Schließen des Pilotventils erforderlichen Leistungen sind sehr gering. Somit sinkt der Leistungsbedarf der Ventilanordnungen was Anwendungen mit Batteriebetrieb ermöglicht. Außerdem sinkt mit der aufgenommenen Verlustleistung auch die in dem Ventil erzeugte Wärme, was einer Miniaturisierung der Bauform entgegenkommt.The Use of a pilot valve with piezoelectric actuator offers another advantage: the opening and closing of the Pilot valve required services are very low. Thus sinks the power requirement of the valve assemblies which applications with battery operation allows. Furthermore decreases with the recorded power loss in the valve generated heat, which accommodates a miniaturization of the design.

Der Betrieb des Pilotventils mit Wechselspannung eröffnet die Möglichkeit, das Hauptventil nicht nur als Auf/Zu-Ventil sondern darüber hinaus als Modulationsventil zu nutzen, mit dem sich zwischen der Offenstellung und der Schließstellung verschiedene Zwischenpositionen einstellen lassen. Bei entsprechender stufenloser Verstellung des Ansteuersignals des Pilotventils kann somit eine stufenlose Verstellung des Hauptventils erreicht werden. Zur Verstellung des Durchlasses des Pilotventils ist es möglich, die Ansteueramplitude der Wechselspannung oder deren Frequenz zu ändern. Es wird jedoch bevorzugt, mit konstanter Frequenz und Amplitude und Rechtecksignalen zu arbeiten, deren Tastverhältnis einem Vorgabesignal entsprechend geändert wird. Über das Puls-Pause-Verhältnis der das Pilotventil ansteuernden Wechselspannung lässt sich somit der Pilotfluidfluss und somit auch die Öffnung des Hauptventils steuern. Dieses ist somit als Modulationsventil einsetzbar, wobei es dennoch seine Funktion als Gassicherheitsventil wahrnehmen kann. Dies insbesondere, wenn es durch eine Schließfeder normalerweise in Schließstellung gehalten und nur durch aktive Öffnung des Pilotventils durch Ansteuerung desselben mit einem Wechselsignal aktiviert, d.h. in Offenstellung überführt werden kann. Eine solche Ventilanordnung kann beispielsweise im Rahmen einer Regeleinrichtung als Druckregler oder als Durchflussregler betrieben werden, um einen gewünschten konstanten Gasdruck oder einen gewünschten vorgegebenen Gasfluss zu erzeugen. Dazu wird die Steuereinrichtung mit einem an geeigneter Stelle platzierten Druckfühler oder Durchflussmesser verbunden.Of the Operation of the pilot valve with AC voltage opens up the possibility of the main valve not only as on / off valve but also as a modulation valve to use, with which between the open position and the closed position set different intermediate positions. With appropriate infinitely variable adjustment of the control signal of the pilot valve can thus a continuous adjustment of the main valve can be achieved. To adjust the passage of the pilot valve, it is possible to Driving amplitude of the AC voltage or to change their frequency. It is preferred, however, with constant frequency and amplitude and Rectangular signals to work whose duty cycle corresponding to a default signal will be changed. About the Pulse-pause ratio the alternating voltage driving the pilot valve can be controlled thus control the pilot fluid flow and thus also the opening of the main valve. This can thus be used as a modulation valve, but it still can perform its function as a gas safety valve. This particular when passing through a closing spring normally in closed position kept and only through active opening the pilot valve by driving the same with an alternating signal activated, i. can be converted into open position. Such Valve arrangement, for example, in the context of a control device operated as a pressure regulator or as a flow regulator to a desired constant gas pressure or a desired predetermined gas flow to create. For this purpose, the control device with a suitable at Place placed pressure sensor or flow meter connected.

Wenn die Wechselspannung eine Rechtecksignalform aufweist, lässt sich das entsprechende Wechselspannungssignal auf einfache Weise und verlustarm erzeugen. Wenn darüber hinaus mit einer konstanten, vorzugsweise oberhalb der Tonfrequenz liegenden Frequenz gearbeitet wird, ist der Betrieb des Pilotventils unhörbar. Außerdem folgen die Öffnungs- und Schließintervalle des piezoelektrischen Betätigungsorgans in einer so hohen Geschwindigkeit, dass der Pilotfluidfluss gleichmäßig ist und die Antriebseinrichtung des Hauptventils nicht vibriert. Letztendlich wird dies erreicht, indem die Antriebseinrichtung einen mechanischen Tiefpass bildet, wobei die Arbeitsfrequenz des Pilotventils weit oberhalb von dessen Eckfrequenz liegt.If the AC voltage has a rectangular waveform, can be the corresponding AC signal in a simple manner and low loss produce. If over it also with a constant, preferably above the audio frequency Frequency is working, the operation of the pilot valve is inaudible. Also follow the opening and closing intervals the piezoelectric actuator at such a high speed that the pilot fluid flow is uniform and the drive means of the main valve does not vibrate. At long last this is achieved by the drive means a mechanical Low pass forms, the operating frequency of the pilot valve far above its corner frequency.

Die Modulation des Pilotventils und somit auch der Öffnung des Hauptventils durch Modulation des Tastverhältnisses der Wechselspannung kann in Stufen, quasi stufenlos oder vollkommen stufenlos erfolgen. Dies lässt sich mit digitalen Mitteln verlustarm erreichen und kann beispielsweise durch einen Mikrocomputer durchgeführt werden.The Modulation of the pilot valve and thus the opening of the main valve by Modulation of the duty cycle The AC voltage can be in stages, quasi stepless or perfect steplessly. This leaves can achieve low loss with digital means and can, for example be performed by a microcomputer.

Vorzugsweise ist dem piezoelektrischen Betätigungsorgan ein Bauelement parallel geschaltet, das einen galvanischen Stromfluss zulässt. Im einfachsten Falle kann dazu ein Widerstand genutzt werden, der im Fehlerfalle auf dem Piezoelement sitzende Ladungen abführt. Ein solcher Widerstand ist jedoch immer mit Leistungsverlusten verbunden. Ist das piezoelektrische Pilotventil so ausgebildet, dass bauartbedingt ein Gasfluss nur zustande kommen kann, wenn das piezoelektrische Betätigungsorgan schwingt, kann auf einen zu dem piezoelektrischen Betätigungsorgan parallelen Strompfad verzichtet werden. Ist eine solche bauartbedingte Sicherheit jedoch nicht gegeben, kann es vorteilhaft sein, dem piezoelektrischen Betätigungsorgan ein induktives Bauelement, beispielsweise eine Spule, parallel zu schalten. Vorzugsweise bildet diese mit dem piezoelektrischen Bauelement einen Parallelschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz geringer ist als die Frequenz der ansteuernden Wechselspannung oder mit dieser übereinstimmt. Dadurch wird erreicht, dass nur ein geringer parasitärer Stromfluss durch das induktive Bauelement auftritt und die elektrischen Verluste gering gehalten werden. Im Resonanzfall wird der Speisestrom, den die Steuereinrichtung aufbringen muss, besonders gering und frei von Blindleistung. Außerdem können relativ hohe Schwingamplituden an dem piezoelektrischen Betätigungselement mit geringen Steuerströmen erreicht werden. Im Fehlerfalle bewirkt die Spule jedoch eine sofortige Entladung des piezoelektrischen Betätigungsorgan, d.h. dessen Kurzschluss, so dass es praktisch augenblicklich in seinen entspannten Zustand zurückkehrt. Wird das Pilotventil so ausgelegt, dass es nur schwingt, wenn es mit der angeschlossenen Spule in elektrischer Resonanz steht, muss außerdem die Ansteuerfrequenz relativ gut mit der Resonanzfrequenz übereinstimmen, um das Pilotventil zu öffnen. Dies hat den Vorteil zusätzlicher Sicherheit für sich. Das Pilotventil bleibt geschlossen, wenn keine Spannung anliegt, wenn irgendeine Spannung anliegt oder wenn eine Schwingung mit von der Resonanzfrequenz abweichender Frequenz anliegt. Ein Fehlerfall, bei dem zufälliger- aber unerwünschterweise gerade die Resonanzfrequenz erzeugt wird ist sehr unwahrscheinlich.Preferably is the piezoelectric actuator a component connected in parallel, the galvanic current flow allows. In the simplest case, a resistor can be used for this purpose in the event of a fault, discharges charges that are seated on the piezoelectric element. One however, such resistance is always associated with power losses. Is the piezoelectric pilot valve designed so that due to design a gas flow can only come about if the piezoelectric Actuator swings, may be on a parallel to the piezoelectric actuator current path be waived. Is such a design-related security, however not given, it may be advantageous to the piezoelectric actuator an inductive component, such as a coil to connect in parallel. Preferably, this forms a with the piezoelectric device Parallel resonant circuit whose resonant frequency is lower than that Frequency of the driving AC voltage or coincides with this. This ensures that only a small parasitic current flow occurs through the inductive component and the electrical losses be kept low. In the case of resonance, the supply current, the the controller must apply, especially low and free of reactive power. Furthermore can relatively high oscillation amplitudes on the piezoelectric actuator with low control currents be achieved. In case of failure, however, the coil causes an immediate Discharge of the piezoelectric actuator, i. whose short circuit, making it virtually instant in its relaxed state returns. Becomes The pilot valve is designed so that it only swings when it comes with the connected coil is in electrical resonance, must also the Drive frequency correspond relatively well with the resonant frequency, to open the pilot valve. This has the advantage of additional Security for yourself. The pilot valve remains closed when no voltage is applied, if any voltage is applied or if a vibration with of the resonance frequency of deviating frequency is applied. An error, at the random but undesirably just the resonant frequency is generated is very unlikely.

Das piezoelektrische Bauelement ist vorzugsweise ein Biegeschwinger. Mit diesem lässt sich bei einer Schwingfrequenz von einigen zehn Kilohertz ein ausreichender Hub erzielen, um zur Ansteuerung von Gasventilen geeignete Gasflüsse freizugeben. Es lassen sich damit Gasventile erstellen, die zur Steuerung von Gasflüssen im Bereich von wenigen Kilowatt bis zu über hundert Kilowatt geeignet sind.The piezoelectric component is preferably a bending oscillator. With this, a sufficient stroke can be achieved at an oscillation frequency of a few tens of kilohertz in order to release suitable gas flows for controlling gas valves ben. It can be used to create gas valves that are suitable for controlling gas flows in the range of a few kilowatts to over a hundred kilowatts.

Als Biegeschwinger kann ein herkömmlicher piezokeramischer Streifen oder Balken dienen, dessen Flachseiten Elektroden tragen. Zur Erzielung größerer Hübe kann es vorteilhaft sein, anstelle eines herkömmlichen Biegeschwingers einen Biegeschwinger vorzusehen, der ein im Wesentlichen längenunveränderliches Element und parallel zu diesem angeordnet und mit diesem verbunden einen längerveränderlichen Piezostapel aufweist. Diese Anordnung hat den Vorzug, mit geringen Ansteuerspannungen hohe Auslenkungen zu erreichen, so dass relativ große Pilotgasflüsse steuerbar sind.When Flexural vibrator can be a conventional piezoceramic Serve strips or bars whose flat sides carry electrodes. To achieve larger strokes can It may be advantageous, instead of a conventional bending vibrator one Provide bending oscillator, which is a substantially length-invariant Element and arranged parallel to this and connected to it a longer variable Piezo stack has. This arrangement has the advantage, with low Drive voltages to achieve high deflections, so that relative size Pilot gas flows are controllable.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Pilotventil zwei alternierend freigebbare Ausgänge auf, die im Ruhezustand des Pilotventils, d.h. ohne Ansteuerung desselben, beide geschlossen sind. Durch Ansteuerung des piezoelektrischen Betätigungsorgans mit positiver oder negativer Polarität wird entweder nur der eine oder nur der andere Ausgang freigegeben. Beide Ausgänge können somit nicht gleichzeitig sondern nur zeitlich verschachtelt, d.h. abwechselnd freigegeben werden. Dies wird beispielsweise erreicht, indem beide Ausgänge des Pilotventils von ein und demselben piezoelektrischen Betätigungsorgan, beispielsweise Biegeschwinger, gesteuert werden, der sich bei Ansteuerung abwechselnd in die eine oder die andere Richtung wölbt. Trägt er zwei Ventilverschlussglieder, z.B. eines an seinem freien Ende und ein anderes etwa mittig auf der gleichen Seite, können durch diese beiden Ventilverschlussglieder die entsprechend zugeordneten Ausgänge abwechseln freigegeben werden, wenn der Biegeschwinger schwingt. Mit einem solchen Pilotventil lassen sich beispielsweise zwei hintereinander angeordnete Hauptventile ansteuern. Beide Hauptventile erhalten nur dann Gas wenn der Biegeschwinger schwingt. Die beiden Ausgänge des Pilotventils liefern dann in schneller Folge intermittierend kleine Gasportionen, die sich jeweils zu einem Pilotgasstrom zur Ansteuerung des ersten sowie des zweiten Hauptventils vereinen. Fällt die Schwingung aus oder bleibt das Pilotventil in einer Stellung stehen, weil beispielsweise eine Gleichspannung auf das piezoelektrische Betätigungsorgan gelangt, steht an höchstens einem der Ausgänge des Pilotventils Gas an, so dass höchstens eines der beiden Hauptventile offen bleibt. Mit Sicherheit schließt das andere. Somit ist selbst bei einem katastrophalen Fehlerfall, der zu einem Totalausfall des Pilotventils führt, wenigstens eines der in Reihe geschalteten Hauptventile geschlossen. Somit bietet die erfindungsgemäße Ventilanordnung die nur öffnet, wenn das piezoelektrische Betätigungsorgan des Pilotventils schwingt, eine äußerst hohe Sicherheit.at a particularly preferred embodiment the pilot valve has two alternately releasable outputs, in the idle state of the pilot valve, i. without control of the same, both are closed. By controlling the piezoelectric actuator with positive or negative polarity, either only one becomes or only the other output is released. Both outputs can thus not at the same time but only temporally nested, i. alternately be released. This is achieved, for example, by both outputs the pilot valve of one and the same piezoelectric actuator, For example, bending vibrator, be controlled, which is in control alternately arching in one direction or the other. Does he wear two? Valve closure members, e.g. one at its free end and one other about centered on the same side, can through these two valve closure members the corresponding assigned outputs alternately released become when the flexural resonates. With such a pilot valve can be, for example, two consecutively arranged main valves drive. Both main valves only receive gas when the bending vibrator swings. The two exits of the pilot valve then deliver intermittently in quick succession small gas portions, each leading to a pilot gas flow to Combine activation of the first and the second main valve. Does that fall? Vibration or remains the pilot valve in a position, because, for example, a DC voltage on the piezoelectric actuator reaches, is at most one of the exits of the pilot valve gas, leaving at most one of the two main valves remains open. Certainly the other closes. Thus, it is self in a catastrophic failure, leading to a total failure of the Pilot valve leads, at least one of the series-connected main valves closed. Consequently offers the valve arrangement according to the invention which only opens, when the piezoelectric actuator of the pilot valve oscillates, an extremely high Safety.

Des Weiteren können die beiden in Reihe liegenden Hauptventile durch das oszillierend umschaltende Pilotventil getrennt voneinander pulsweitenmoduliert angesteuert werden. Dazu wird beispielsweise eine bipolare Wechselspannung verwendet, deren positive wie deren negative Welle unabhängig voneinander pulsweitenmoduliert werden können. Damit lassen sich die beiden in Reihe angeordneten Hauptgasventile unabhängig voneinander steuern, wodurch beispielsweise ein sehr großer Regelbereich, Zündgasbetrieb oder andere Betriebsarten realisiert werden können. Beispielsweise kann das erste Ventil als Druckregler und das zweite als Modulationsventil genutzt werden.Of Further can the two main valves in series oscillating through it switching pilot valve separated from each other pulse width modulated be controlled. For this example, a bipolar AC voltage used their positive as well as their negative wave independently can be pulse width modulated. This allows the two main gas valves arranged in series independently control each other, which, for example, a very large control range, Zündgasbetrieb or other modes of operation can be realized. For example, that can first valve used as a pressure regulator and the second as a modulation valve become.

Es ist auch möglich, den beiden piezogesteuerten Hauptventile ein magnetisch betätigtes Auf/Zu-Ventil vor oder nachzuschalten oder eines der Hauptventile durch ein solches zu ersetzen. Damit können die bekannten und anerkannten Sicherheitseigenschaften preisgünstiger Magnetventile mit den Möglichkeiten der guten Regelbarkeit der piezogesteuerten Servoventile verbunden werden. Z.B. liefert das Magnetventil die Einstufung in die gewünschte Sicherheitsklasse und mit dem durch das Piezo-Pilotventil gesteuerten Hauptventil(en) lasst sich der gewünschte Gasdruck und/oder der gewünschte Durchfluss einstellen.It is possible, too, the two piezo-controlled main valves a magnetically actuated open / close valve before or after or one of the main valves by such to replace. With that you can the well-known and recognized safety features cheaper Solenoid valves with the possibilities the good controllability of the piezo-controlled servo valves connected become. For example, The solenoid valve supplies the classification in the desired safety class and the main valve (s) controlled by the piezo pilot valve let the desired Gas pressure and / or desired flow to adjust.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Pilotventils dient der von dem Gehäuse des Pilotventils umschlossene Innenraum als Puffer. In das Gehäuse führt ein Eingang, dem ein Ventilverschlussglied zugeordnet ist. Aus dem Gehäuse führt ein Ausgang heraus, dem ebenfalls ein Ventilverschlussglied zugeordnet ist. Beide Ventilverschlussglieder werden z.B. von ein und demselben Pie zoelement bewegt, wobei beide Ventilverschlussglieder auf ihrem jeweiligen Ventilsitz aufsitzen, wenn das Betätigungsorgan nicht angesteuert d.h. entspannt und in Ruhe ist. Das Betätigungsorgan ist vorzugsweise ein Biegeschwinger. Weil beide Ventilverschlussglieder voneinander beabstandet an dem Biegeschwinger angeordnet sind, kann der Eingang geöffnet werden, wenn sich der Biegeschwinger nach einer Richtung wölbt während der Eingang geschlossen und der Ausgang geöffnet wird, wenn sich das Betätigungsorgan in Gegenrichtung wölbt. Auf diese Weise können abwechselnd nur der Eingang oder der Ausgang freigegeben werden. Wenn ein solches Pilotventil eingangsseitig mit Gasdruck beaufschlagt wird, wird bei jeder Öffnung des Eingangs eine kleine Gasportion in den Innenraum eingelassen und bei Schließen des Eingangs und öffnen des Ausgangs diese Gasportion aus dem Ausgang wieder ausgelassen. Durch die Größe d.h. das Fassungsvolumen des Innenraums des Gehäuses des Pilotventils und den anstehenden Gasdruck werden die Größen der einzelnen durchgelassenen Gasportionen gesteuert.at a modified embodiment of the Pilot valve is the enclosed by the housing of the pilot valve Interior as a buffer. In the case introduces Entrance, which is associated with a valve closure member. From the housing introduces Output out, which also assigned a valve closure member is. Both valve closure members are e.g. from one and the same Pie zoelement moves, with both valve closure members on her seat each valve seat when the actuator is not driven i.e. is relaxed and at rest. The actuator is preferably a bending vibrator. Because both valve closure members from each other spaced at the bending vibrator are arranged, the input open be when the bending oscillator bulges in one direction during the Input closed and the output is opened when the actuator arching in the opposite direction. That way you can alternately only the input or the output are released. If such a pilot valve is acted on the input side with gas pressure, will be at every opening of the entrance a small Gasportion in the interior admitted and when closing of the entrance and open output this gas portion out of the output again. By the size i. the capacity of the interior of the housing of the pilot valve and the upcoming gas pressure will be the sizes of each passed Gas portions controlled.

Ein solches Pilotventil kann zum direkten Steuern kleiner Gasflüsse wie auch zum Ansteuern von Servoventilen genutzt werden. Es hat den Vorzug, dass es nur Gas durchlässt, wenn das Betätigungsorgan schwingt. Eine Auslenkung des Betätigungsorgans nur in der einen oder nur in der anderen Richtung bewirkt keinen dauerhaften Gasfluss sondern nur das Einlassen oder Auslassen einer minimalen Gasportion. Durch Beeinflussung der Schwingfrequenz und/oder des Tastverhältnisses des Ansteuersignals des Betätigungsorgans kann die Größe des Gasflusses reguliert werden. In diesem Sinne ist das Ventil auch als Gaszähler zu nutzen. Bei gegebenem Gasdruck entspricht die Anzahl von Schwingungszyklen einer durchgelassenen Gasmenge. Ein elektronischer Zähler, der an die Ansteuerwechselspannung des Ventils angeschlossen ist, zeigt somit einen der durchgelassenen Gasmenge proportionalen Wert an.One such pilot valve can be used to directly control small gas flows such as also be used to control servo valves. It has that Preference that it only lets gas through, when the actuator swings. A deflection of the actuator only in one or only in the other direction causes no permanent gas flow but only the admission or omission of a minimal gas portion. By influencing the oscillation frequency and / or the duty cycle the drive signal of the actuator can the size of the gas flow be regulated. In this sense, the valve is also used as a gas meter use. For a given gas pressure, the number of oscillation cycles is equal a transmitted gas quantity. An electronic counter that is connected to the drive AC voltage of the valve, shows Thus, a value proportional to the amount of gas passed.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder aus Ansprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:Further Details of advantageous embodiments The invention will become apparent from the drawing, the description or from claims. In the drawing are exemplary embodiments of the invention illustrated. Show it:

1 die erfindungsgemäße Ventilanordnung als schematische Übersichtsdarstellung, 1 the valve arrangement according to the invention as a schematic overview,

2 eine Ventilanordnung gemäß 1 in schematisierter Schnittdarstellung im Schließzustand, 2 a valve assembly according to 1 in a schematic sectional view in the closed state,

3 die Ventilanordnung nach 2 in schematisierter Schnittdarstellung in offenem Zustand, 3 the valve assembly after 2 in a schematic sectional view in the open state,

4 das Pilotventil der Ventilanordnungen nach 1 bis 3 in schematisierter längs geschnittener Darstellung im Ruhezustand, 4 the pilot valve of the valve assemblies after 1 to 3 in a schematic longitudinal section at rest,

5 und 6 das Pilotventil nach 4 in schematisierter längs geschnittener Darstellung in verschiedenen Schwingungsphasen, 5 and 6 the pilot valve after 4 in a schematic longitudinal section in different vibration phases,

7 eine abgewandelte Ventilanordnung mit Pi lotventil und zwei Hauptventilen in schematisierter längs geschnittener Darstellung im Zündgasbetrieb, 7 a modified valve arrangement with Pi lotventil and two main valves in a schematic longitudinal section in Zündgasbetrieb,

8 ein abgewandeltes Pilotventil mit zwei gesonderten piezoelektrischen Betätigungsorganen in längs geschnittener schematisierter Darstellung, 8th a modified pilot valve with two separate piezoelectric actuators in longitudinal sectional schematic representation,

9 ein piezoelektrisches Betätigungsorgan in ausschnittsweiser schematisierter Darstellung, 9 a piezoelectric actuator in a fragmentary schematic representation,

10 eine elektrische Resonanzschaltung mit einem piezoelektrischen Betätigungsorgan als Schaltbild, 10 an electrical resonance circuit with a piezoelectric actuator as a circuit diagram,

11 u. 12 verschiedene Ansteuersignale für das piezoelektrische Betätigungsorgan des Pilotventils nach den 4 bis 6, 11 u. 12 various drive signals for the piezoelectric actuator of the pilot valve according to the 4 to 6 .

13 eine alternative Ausführungsform eines Pilotventils zur Steuerung kleiner Gasflüsse, 13 an alternative embodiment of a pilot valve for controlling small gas flows,

14 das Ventil nach 13 in einer ersten Schwingphase und 14 the valve after 13 in a first phase of oscillation and

15 das Ventil nach 14 in einer zweiten Schwingphase. 15 the valve after 14 in a second oscillatory phase.

In 1 ist eine Ventilanordnung 1 veranschaulicht, die prinzipiell zur Steuerung verschiedener fluider Medien, insbesondere aber zur Steuerung eines Gasflusses einsetzbar ist. Zu der Ventilanordnung 1 gehören zumindest ein, vorzugsweise aber zwei Hauptventile 2, 3, die in einer Leitung 4 hinter einander angeordnet sind. Die Hauptventile 2, 3 sind von einem gemeinsamen Pilotventil 5 gesteuert, das als gesonderte Baugruppe ausgebildet oder mit einem der Hauptventile 2, 3 oder mit beiden Hauptventilen 2, 3 zu einer Baugruppe vereinigt sein kann. Die Hauptventile 2, 3 können beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Sie sind jeweils als so genannte Servoventile ausgebildet und weisen dazu jeweils eine Antriebseinrichtung 6, 7 auf, die, wie 2 zeigt, durch eine Membran 8, 9 gebildet sein kann. Die Membran 8, 9 ist in einem Gehäuse 10, 11 angeordnet. Dieses kann, wie in 2 schematisch veranschaulicht, Teil eines Ventilgehäuses 12 sein. Die Gehäuse 10, 11 können jedoch auch von dem Ventilgehäuse 12 abgesetzt sein. Die Membranen 8, 9 teilen in den Gehäusen 10, 11 jeweils zumindest eine Arbeitskammer 13, 14 ab, die über Fluidkanäle 15, 16 gedrosselt mit einem zu den Hauptventilen 2, 3 stromaufwärts liegenden Abschnitt der Leitung 4 verbunden sind.In 1 is a valve assembly 1 illustrated, which is used in principle for the control of various fluid media, but in particular for controlling a gas flow. To the valve assembly 1 include at least one, but preferably two main valves 2 . 3 that in a line 4 are arranged behind each other. The main valves 2 . 3 are from a common pilot valve 5 controlled, designed as a separate assembly or with one of the main valves 2 . 3 or with both main valves 2 . 3 can be combined to form an assembly. The main valves 2 . 3 For example, they may be housed in a common housing. They are each designed as so-called servo valves and each have a drive device for this purpose 6 . 7 on, the, how 2 shows through a membrane 8th . 9 can be formed. The membrane 8th . 9 is in a housing 10 . 11 arranged. This can, as in 2 schematically illustrates part of a valve housing 12 be. The housing 10 . 11 However, they can also be from the valve body 12 be discontinued. The membranes 8th . 9 divide in the cases 10 . 11 in each case at least one working chamber 13 . 14 off, via fluid channels 15 . 16 throttled with one to the main valves 2 . 3 upstream section of the pipe 4 are connected.

Die Membranen 8, 9 sind beispielsweise über Schubstangen oder Ventilspindeln jeweils mit einem Ventilverschlussglied 17, 18 verbunden. Alternativ können die Ventilverschlussglieder 17, 18, wie 2 veranschaulicht, durch einen zentralen Abschnitt oder Teil der Membran 8, 9 oder ein unmittelbar mit der Membran 8, 9 verbundenes Teil gebildet sein.The membranes 8th . 9 are for example via push rods or valve spindles each with a valve closure member 17 . 18 connected. Alternatively, the valve closure members 17 . 18 , as 2 illustrated by a central portion or part of the membrane 8th . 9 or one directly with the membrane 8th . 9 be formed connected part.

Des Weiteren sind Ventilschließfedern 19, 20 vorgesehen, die die Ventilverschlussglieder 17, 18 gegen Ventilsitze 21, 22 vorspannen. Somit ist der Weg von dem Eingang 23 zu dem Ausgang 24 der Ventilanordnung 1 durch zwei Hauptventile 2, 3 versperrt. Zwischen den Hauptventilen 2, 3 ist eine Zwischenkammer 25 ausgebildet. In oder an dieser können geeignete, nicht weiter dargestellte Sensoren angebracht sein. Z.B. kann ein Durchflusssensor dazu dienen, den Durchfluss zu erfassen. Anhand des erfassten Durchflusswertes lässt sich mit dem Ventil 3 beispielsweise ein gewünschter Durchflusswert einregulieren.Furthermore, valve closing springs 19 . 20 provided, which are the valve closure members 17 . 18 against valve seats 21 . 22 Pretension. Thus, the way is from the entrance 23 to the exit 24 the valve assembly 1 through two main valves 2 . 3 blocked. Between the main valves 2 . 3 is an intermediate chamber 25 educated. In or on this suitable, not shown sensors may be attached. For example, a flow sensor can be used to detect the flow. Based on the recorded flow value can be with the Valve 3 for example, adjust a desired flow value.

Es ist auch möglich, den Druck in der Kammer 25 zu erfassen und mit dem Ventil 2 auf einen gewünschten, z.B. zeitlich konstanten Wert auszuregeln. Ein gewünschter Durchfluss kann dann z.B. mit dem Ventil 3 eingestellt werden, indem dieses gemäß seiner bekannten Kennlinie auf einen entsprechenden Öffnungswert eingestellt wird. Bei entsprechend genauer Druckregelung in der Kammer 25 und genau bekannter und zugrundegelegter, z.B. gespeicherter Kennlinie lässt sich der gewünschte Durchfluss dann mit dem Ventil 3 ziemlich genau regulieren oder einstellen.It is also possible the pressure in the chamber 25 to capture and with the valve 2 to correct to a desired, eg temporally constant value. A desired flow can then eg with the valve 3 can be adjusted by this is set according to its known characteristic to a corresponding opening value. With correspondingly accurate pressure regulation in the chamber 25 and exactly known and underlying, eg stored characteristic curve can then be the desired flow with the valve 3 pretty much regulate or adjust.

Die Arbeitskammern 13, 14 sind über geeignete Leitungen oder Kanäle 26, 27 mit einem ersten und einem zweiten Eingang 28, 29 des Pilotventils 5 verbunden. Dieses weist ein Gehäuse 30 auf, in dem ein oder mehrere piezoelektrische Betätigungsorgane 31 angeordnet sind. Diese liegen mit einem als Ventilverschlussglied ausgebildeten Flächenbereich 32, 33 an Ventilsitzen an, die den Eingängen 28, 29 zugeordnet sind. Die den Betätigungsorganen 31 eigene Federwirkung ist in 2 durch ein Federsymbol veranschaulicht. Aus dem Gehäuse 30 führt ein Kanal heraus, der über eine Leitung 34 mit der Abströmseite der Ventilanordnung 1, d.h. dem Ausgang 24 verbunden ist.The working chambers 13 . 14 are via suitable lines or channels 26 . 27 with a first and a second entrance 28 . 29 the pilot valve 5 connected. This has a housing 30 in which one or more piezoelectric actuators 31 are arranged. These lie with a trained as a valve closure member surface area 32 . 33 on valve seats, the entrances 28 . 29 assigned. The actuators 31 own spring effect is in 2 illustrated by a spring symbol. From the case 30 Runs a channel out via a wire 34 with the downstream side of the valve assembly 1 ie the output 24 connected is.

Die Ventilanordnung 1 ist an eine Steuereinrichtung 35 angeschlossen, die das piezoelektrische Betätigungsorgan 31 ansteuert. Letzteres ist beispielsweise ein Biegeschwinger, der von der Steuereinrichtung 35 zum Öffnen der Hauptventile 2, 3 mit einer Wechselspannung versorgt wird. Dies gilt sowohl wenn die Flächen 32, 33 an ein und demselben piezoelektrischen Betätigungsorgan 31 wie auch wenn sie an gesonderten Betätigungsorganen vorgesehen sind.The valve arrangement 1 is to a controller 35 connected to the piezoelectric actuator 31 controls. The latter is, for example, a bending oscillator, which is controlled by the control device 35 to open the main valves 2 . 3 is supplied with an AC voltage. This applies both when the surfaces 32 . 33 on one and the same piezoelectric actuator 31 as well as if they are provided on separate actuators.

In beiden Fällen werden das oder die Betätigungsorgane so angesteuert, dass sich die Flächen 32, 33 gegensinnig bewegen, d.h. dass die Eingänge 28, 29 abwechselnd freigegeben werden.In both cases, the actuator or actuators are controlled so that the surfaces 32 . 33 move in opposite directions, ie that the inputs 28 . 29 be released alternately.

Die insoweit beschriebene Ventilanordnung 1 arbeitet wie folgt:
Im Ruhezustand, wenn die Steuereinrichtung 35 keine Spannungssignale abgibt, liegen beide Flächen 32, 33 des einen oder der beiden Betätigungsorgane 31 an den jeweils zugeordneten Ventilsitzen an und verschließen somit die Eingänge 28, 29. Die Arbeitskammern 13, 14 sind somit zu dem Ausgang 24 hin abgesperrt. Über die Fluidkanäle 15, 16 sind sie hingegen mit Fluiddruck beaufschlagt, der zu den Ventilschließfedern 19, 20 gleichsinnig wirkt. Somit sitzen beide Ventilverschlussglieder 17, 18 schließend auf den Ventilsitzen 21, 22 auf. Die Ventilanordnung 1 ist geschlossen.The valve arrangement described so far 1 works as follows:
At rest, when the controller 35 no voltage signals, both surfaces are located 32 . 33 one or both actuators 31 at the respectively associated valve seats and thus close the inputs 28 . 29 , The working chambers 13 . 14 are thus to the exit 24 locked off. About the fluid channels 15 . 16 On the other hand, they are subjected to fluid pressure, which is the valve closing springs 19 . 20 works in the same direction. Thus sit both valve closure members 17 . 18 closing on the valve seats 21 . 22 on. The valve arrangement 1 is closed.

Zum öffnen der Ventilanordnung 1 gibt die Steuereinrichtung 35 ein Wechselspannungssignal an das Betätigungsorgan 31 (oder die Betätigungsorgane, falls mehrere vorhanden sind), so dass diese schwingen. Dies ist in 3 schematisch durch Pfeile 36 veranschaulicht. Die Flächen 32, 33 heben somit periodisch von ihren jeweiligen Ventilsitzen ab. Das Betätigungsorgan 31 oszilliert dabei vorzugsweise mit einer Frequenz oberhalb 20 kHz oder unterhalb 20 Hz oder 16 Hz unhörbar, d.h. mit einer Ultraschall- oder Infraschallfrequenz. Somit werden die Eingänge 28, 29 freigegeben, d.h. über die Leitung 34 mit dem Ausgang 24 verbunden. Der Strömungswiderstand des so freigegebenen Kanals ist gering, jedenfalls geringer als die Strömungswiderstände der Kanäle 15, 16. Dadurch fällt der Gasdruck in den Arbeitskammern 13, 14 ab und der über den Eingang 23 anliegende Fluiddruck kann die Membranen 8, 9 in Öffnungsrichtung bewegen. Die Ventilverschlussglieder 17, 18 heben von ihren Ventilsitzen 21, 22 ab und geben den Gasfluss frei.To open the valve assembly 1 gives the controller 35 an AC signal to the actuator 31 (or the actuators, if there are several) so that they vibrate. This is in 3 schematically by arrows 36 illustrated. The surfaces 32 . 33 thus periodically lift from their respective valve seats. The actuator 31 In this case, it preferably oscillates inaudibly at a frequency above 20 kHz or below 20 Hz or 16 Hz, ie with an ultrasound or infrasonic frequency. Thus, the inputs 28 . 29 released, ie via the line 34 with the exit 24 connected. The flow resistance of the thus released channel is low, at least less than the flow resistance of the channels 15 . 16 , As a result, the gas pressure drops in the working chambers 13 . 14 from and over the entrance 23 applied fluid pressure can be the membranes 8th . 9 move in the opening direction. The valve closure members 17 . 18 lift off their valve seats 21 . 22 and release the gas flow.

Durch Beeinflussung des Tastverhältnisses der Schwingung, die von dem Betätigungsorgan 31 (oder den Betätigungsorganen 31) vollführt wird, kann der Abströmwiderstand variiert werden, mit dem Fluid oder Gas aus den Arbeitskammern 13, 14 abströmt. Auf diese Weise kann die Position der Ventilverschlussglieder 17, 18 gezielt einreguliert werden, um den Gasfluss weder ganz freizugeben noch ganz zu sperren sondern in gewünschter Weise zu drosseln, um beispielsweise einen konstanten Gasdruck oder einen konstanten Gasfluss zu erzielen. Ist an die Zwischenkammer 25 ein Drucksensor angeschlossen, kann das Hauptventil 2 als Druckregler zur Konstanthaltung des Gasdrucks in der Zwischenkammer 5 genutzt werden. Das in Strömungsrichtung folgende Hauptventil 3 kann dann beispielsweise als Mengenregler genutzt werden, um ausgehend von einem konstanten Vordruck in der Zwischenkammer 25 den Gasfluss zu regulieren.By influencing the duty cycle of the vibration generated by the actuator 31 (or the actuators 31 ), the leakage resistance can be varied with the fluid or gas from the working chambers 13 . 14 flows. In this way, the position of the valve closure members 17 . 18 be selectively regulated in order not to release the gas flow completely or block completely but to throttle in the desired manner, for example, to achieve a constant gas pressure or a constant gas flow. Is to the intermediate chamber 25 connected to a pressure sensor, can the main valve 2 as a pressure regulator for keeping constant the gas pressure in the intermediate chamber 5 be used. The following in the flow direction main valve 3 can then be used, for example as a flow regulator, starting from a constant form in the intermediate chamber 25 to regulate the gas flow.

4 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform des Pilotventils 5. Das Betätigungsorgan 31 wird durch einen Piezobiegeschwinger gebildet, der an einem Ende 36 mit dem Gehäuse 30 verbunden und dort beispielsweise fest eingespannt ist. Der Piezoschwinger wird beispielsweise durch einen schmalen flachen Streifen aus piezokeramischem Material gebildet. Er ist mit Elektroden versehen und dabei so ausgebildet, dass er sich bei Beaufschlagung mit einer Spannung einer ersten Polarität, wie 5 veranschaulicht, in einer ersten Richtung wölbt, während er sich bei Anschluss einer Spannung mit umgekehrter Polarität in Gegenrichtung wölbt, wie 6 veranschaulicht. 4 illustrates a preferred embodiment of the pilot valve 5 , The actuator 31 is formed by a piezo bending vibrator, which at one end 36 with the housing 30 connected and there, for example, firmly clamped. The piezoelectric vibrator is formed for example by a narrow flat strip of piezoceramic material. It is provided with electrodes and is designed so that when exposed to a voltage of a first polarity, such as 5 illustrated bulges in a first direction while buckling in the opposite direction upon connection of a voltage with reverse polarity, such as 6 illustrated.

Die Flächen 32, 33 sind beispielsweise an kleineren Vorsprüngen ausgebildet, die an einer gemeinsamen Flachseite des Betätigungsorgans 31 angeordnet sind. Sie verschließen die Eingänge 28, 29 wenn das Betätigungsorgan 31 spannungsfrei ist. Dieser Zustand ist in 4 veranschaulicht.The surfaces 32 . 33 are for example on smaller projections formed on a common flat side of the actuator 31 are arranged. They close the entrances 28 . 29 when the actuator 31 is tension-free. This condition is in 4 illustrated.

Wird das Betätigungsorgan 31 an eine Spannung einer ersten Polarität angeschlossen, hebt die Fläche 33 von dem zugeordneten Ventilsitz ab und der Eingang 29 wird freigegeben. Dabei stützt sich das piezoelektrische Betätigungsorgan 31 mit der Fläche 32 an dem Ventilsitz des Eingangs 28 ab, der somit geschlossen bleibt.Will the actuator 31 connected to a voltage of a first polarity, the surface lifts 33 from the associated valve seat and the input 29 will be released. In this case, the piezoelectric actuator is supported 31 with the area 32 at the valve seat of the entrance 28 from, which thus remains closed.

Wird das piezoelektrische Betätigungselement 31 mit einer gegensinnigen Spannung beaufschlagt, wölbt es sich in Gegenrichtung. Es stützt sich nun mit seiner Fläche 33 an dem Ventilsitz des Eingangs 29 ab, während die Fläche 32 von dem Ventilsitz des Eingangs 28 abhebt. Somit wird der Eingang 28 freigegeben während der Eingang 29 geschlossen bleibt.Will the piezoelectric actuator 31 with an opposing voltage applied, it bulges in the opposite direction. It now rests with its surface 33 at the valve seat of the entrance 29 off while the area 32 from the valve seat of the entrance 28 takes off. Thus, the entrance becomes 28 released during the entrance 29 remains closed.

Das Betätigungsorgan 31 ist mit einer Vorspannung in Richtung auf die Eingänge 28, 29 zu gespannt. Diese Vorspannung wird in 4, 5 und 6 durch einen Pfeil 37 symbolisiert. Je nach Ansteuerungsrichtung wird die Vorspannung somit über die Fläche 32 oder die Fläche 33 abgestützt. Liegt keine Ansteuerung vor, wird die Vorspannung gemäß Pfeil 37 über beide Flächen 32, 33 übertragen.The actuator 31 is with a bias towards the inputs 28 . 29 too tense. This bias is in 4 . 5 and 6 through an arrow 37 symbolizes. Depending on the direction of control, the bias voltage is thus over the area 32 or the area 33 supported. If there is no activation, the preload is in accordance with the arrow 37 over both surfaces 32 . 33 transfer.

Die Vorspannung kann durch ein gesondertes Federelement oder durch die dem Betätigungsorgan 31 inhärente Elastizität erzeugt werden.The bias can be achieved by a separate spring element or by the actuator 31 inherent elasticity can be generated.

Das Pilotventil 5 gemäß den 3 bis 6 eignet sich insbesondere zur Ansteuerung der Hauptventile 2, 3 gemäß 2 und 3. Die beiden Arbeitskammern 13, 14 werden nur dann druckentlastet, wenn das Betätigungsorgan 31 schwingt. Wenn es nicht oszilliert sondern in der einen oder anderen Position gemäß 5 oder 6 verharrt, ist zumindest eines der Hauptventile 2, 3 geschlossen. Somit führt jeder Ausfall der Steuerungseinrichtung 35 zum Schließen zumindest eines der Ventile 2, 3. Spätestens wenn das piezoelektrische Betätigungsorgan 31 durch externe Widerstände, durch Innenwiderstand oder sonstige Maßnahmen entladen worden ist, und den Zustand nach 4 annimmt, sind beide Hauptventile 2, 3 geschlossen.The pilot valve 5 according to the 3 to 6 is particularly suitable for controlling the main valves 2 . 3 according to 2 and 3 , The two working chambers 13 . 14 are only relieved of pressure when the actuator 31 swings. If it does not oscillate but in one or the other position according to 5 or 6 remains, is at least one of the main valves 2 . 3 closed. Thus, any failure will cause the controller 35 for closing at least one of the valves 2 . 3 , At the latest when the piezoelectric actuator 31 has been discharged by external resistors, by internal resistance or other means, and the condition after 4 Both are main valves 2 . 3 closed.

Die Ansteuerung des Betätigungsorgans 31 kann mit einer Wechselspannung gemäß 11 und 12 erfolgen. Die Wechselspannung ist vorzugsweise bipolar, d.h. sie weist bezüglich der Bezugsspannung Null eine positive Welle I und eine negative Welle II auf. Die positive Welle I steuert z.B. die Biegung des Betätigungsorgans 31 gemäß 5 während die negative Welle II die Biegung des Betätigungsorgans 31 gemäß 6 beeinflusst. Beide Wellen I, II können hinsichtlich ihres Puls-Pause-Verhältnisses moduliert werden, wie die Wellenzüge III, IV zeigen. Wie 12 veranschaulicht, können die Wellenzüge V, VI unterschiedliche Puls-Pause-Verhältnisse annehmen. Entsprechend sind die Gasabflüsse durch die Eingänge 28, 29 unabhängig voneinander steuerbar. Beispielsweise kann, wie die Wellen VII, VIII zeigen, auf Öffnung eines der Ventile nahezu oder auch ganz verzichtet werden, so dass das Betätigungsorgan 31 nur noch eines der Hauptventile 2, 3 öffnet und das andere geschlossen lässt.The control of the actuator 31 can with an AC voltage according to 11 and 12 respectively. The alternating voltage is preferably bipolar, ie it has a positive wave I and a negative wave II with respect to the reference voltage zero. The positive shaft I controls, for example, the bending of the actuator 31 according to 5 while the negative wave II the bending of the actuator 31 according to 6 affected. Both waves I, II can be modulated in terms of their pulse-pause ratio, as the wave trains III, IV show. As 12 illustrated, the wave trains V, VI can take different pulse-pause ratios. Accordingly, the gas outflows through the entrances 28 . 29 independently controllable. For example, as the waves VII, VIII show, opening of one of the valves can be almost or completely omitted, so that the actuator 31 only one more of the main valves 2 . 3 opens and leaves the other closed.

Letzteres kann bei der abgewandelten Ausführungsform der Ventilanordnung 1 nach 7 Anwendung finden. Bei dieser wird aus der Zwischenkammer 25 über einen Anschluss 38 Zündgas ausgeleitet. Das Pilotventil 5 wird oszillierend betätigt, wobei die Steuerwechselspannung z.B. gemäß 12 derart asymmetrisch ist, dass nur noch das stromaufwärtige Hauptventil 2 geöffnet wird, das Hauptventil 3 jedoch geschlossen bleibt. Über den Anschluss 38 kann Zündgas ausgeleitet werden, wobei zudem die Zündgasmenge durch Modulation der Öffnung des Hauptventils 2 steuerbar ist. Die Modulation kann durch Festlegung eines geeigneten Tastverhältnisses des Kurvenzugs VIII (12) vorgenommen werden, der zum Steuern des Hauptventils 2 dient.The latter can in the modified embodiment of the valve assembly 1 to 7 Find application. This one is from the intermediate chamber 25 via a connection 38 Ignition gas discharged. The pilot valve 5 is actuated oscillating, the control alternating voltage eg according to 12 is so asymmetrical that only the upstream main valve 2 is opened, the main valve 3 however, it remains closed. About the connection 38 Ignition gas can be discharged, in addition, the Zündgasmenge by modulating the opening of the main valve 2 is controllable. The modulation can be achieved by determining a suitable duty ratio of the curve VIII (FIG. 12 ), which is used to control the main valve 2 serves.

8 veranschaulicht eine Ausführungsform für ein Pilotventil 5, das zwei Betätigungsorgane 31a, 31b aufweist, die unabhängig voneinander ansteuerbar und an entsprechende Ausgänge der Steuereinrichtung 35 angeschlossen sind. Beide Steuerorgane 31a, 31b weisen jeweils zum Verschluss des ihnen zugeordneten Eingangs 28, 29 die bereits diskutierten Flächen 32, 33 auf. In entspanntem Zustand schließen die Betätigungsorgane 31a, 31b die Eingänge 28, 29. Zum Ansteuern, d.h. Freigeben der Eingänge 28, 29 werden die Betätigungsorgane 31a, 31b jeweils in oszillierende Bewegung versetzt, wobei über die Frequenz und/oder das Tastverhältnis und/oder die Amplitude der Strömungswiderstand an dem jeweiligen Ventilsitz reguliert wird. Ansonsten gilt die vorige Beschreibung. 8th illustrates an embodiment for a pilot valve 5 , the two actuators 31a . 31b has, which can be controlled independently of each other and to corresponding outputs of the control device 35 are connected. Both control organs 31a . 31b each have to close the associated input 28 . 29 the areas already discussed 32 . 33 on. In relaxed state close the actuators 31a . 31b the entrances 28 . 29 , To control, ie enable the inputs 28 . 29 become the actuators 31a . 31b each set in oscillating motion, which is regulated by the frequency and / or the duty cycle and / or the amplitude of the flow resistance at the respective valve seat. Otherwise, the previous description applies.

9 veranschaulicht den Aufbau des Betätigungsorgans 31 in einem Ausführungsbeispiel. Es besteht aus einem Träger 39, der länglich und streifenförmig ausgebildet und in 9 horizontal angeordnet ist. Der biegbare, jedoch kaum dehnbare, d.h. dehnsteife Träger 39 ist beispielsweise eine Metallzunge oder auch eine Keramikzunge. Auf diese ist eine Stapelstruktur bestehend aus einzelnen Piezoelementen 40, 41, 42 usw. aufgebracht, die bei Spannungsbeaufschlagung ihre Dicke ändern, die bezogen auf die in 9 horizontale Längsrichtung des Trägers 39 parallel zu dieser gemessen wird. Die einzelnen Piezoelemente 40 bis 42 sind durch Isolatorschichten von einander getrennt und jeweils mit zwei Elektroden versehen. Die in 9 linken Elektroden sind jeweils an einen ersten Leiter 44 angeschlossen. Die in 9 rechten Elektroden jedes Piezoelementes 40 bis 42 sind an einen zweiten Leiter 45 angeschlossen. Zwischen den kammartig ineinander greifenden Elektroden der Leiter 44, 45 sind abwechselnd die Piezoelemente 40, 41, 42 und dazwischen jeweils die genannten Isolierschichten vorgesehen. 9 illustrates the structure of the actuator 31 in one embodiment. It consists of a carrier 39 , which formed oblong and strip-shaped and in 9 is arranged horizontally. The bendable, but hardly stretchable, ie, stretch-resistant carrier 39 is for example a metal tongue or a ceramic tongue. On this is a stack structure consisting of individual piezo elements 40 . 41 . 42 etc. applied, which change their thickness when subjected to voltage, based on the in 9 horizontal longitudinal direction of the carrier 39 is measured parallel to this. The individual piezo elements 40 to 42 are separated by insulator layers and each with two Provided electrodes. In the 9 Left electrodes are each connected to a first conductor 44 connected. In the 9 right electrodes of each piezoelectric element 40 to 42 are to a second conductor 45 connected. Between the comb-like interlocking electrodes of the conductors 44 . 45 are alternately the piezo elements 40 . 41 . 42 and provided between each of said insulating layers.

Ein solcher Stapelaufbau weist bei geringen angelegten Steuerspannungen eine relativ große Längenänderung auf, die durch die feste Verbindung zu dem Träger 39 in eine Biegebewegung umgesetzt wird.Such a stack construction has a relatively large change in length at low applied control voltages, due to the fixed connection to the carrier 39 is converted into a bending movement.

10 veranschaulicht die elektrische Beschaltung des piezoelektrischen Betätigungsorgans 31, das äußere Elektroden aufweist und selbst ein schwingfähiges System bildet. Es ist außen mit einer Induktivität L verbunden, um mit der Kapazität des Betätigungselements 31 einen Schwingkreis zu bilden, dessen Resonanzfrequenz auf oder unterhalb der Frequenz der angeschlossenen, von der Steuereinrichtung 35 abgegebenen Wechselspannung liegt. Bei Wegfall der Erregung durch die Steuereinrichtung 35 schließt das induktive Element L das Betätigungsorgan 31 kurz, d.h. es bewirkt dessen Entladung und somit die Rückkehr in seine gestreckte Lage, in der die angeschlossenen Ventile geschlossen sind. 10 illustrates the electrical wiring of the piezoelectric actuator 31 , which has external electrodes and itself forms a vibratory system. It is externally connected to an inductance L to match the capacity of the actuator 31 to form a resonant circuit whose resonant frequency at or below the frequency of the connected, from the control device 35 delivered AC voltage is. In the absence of the excitation by the control device 35 the inductive element L closes the actuator 31 short, ie it causes its discharge and thus the return to its extended position, in which the connected valves are closed.

Die 13 bis 15 veranschaulichen eine weitere fortentwickelte Ausführungsform des Pilotventils 5, das zur Steuerung eines einzelnen Hauptventils 2 wie auch in doppelter Ausführung zur Steuerung zweier Hauptventile 2, 3 genutzt werden kann. Es kann überdies zur direkten Steuerung relativ kleiner, beispielsweise hochenergetischer Gasflüsse, z.B. bei kleinen Propangasgeräten, dienen. Dieses Pilotventil 5 stimmt in seinem Aufbau weitgehend mit dem Pilotventil 5 nach den 4 bis 6 überein, wobei jedoch der zu der Leitung 34 führende Ausgang fehlt. Von den Anschlüssen 28, 29 ist beispielsweise der Anschluss 28 wie gehabt der Eingang während der andere, vorstehend ebenfalls als Eingang bezeichnete Anschluss 29, nunmehr mit 46 bezeichnet ist und einen Ausgang bildet. Ansonsten gilt die vorige Beschreibung uneingeschränkt. Im Ruhezustand schließt das Betätigungsorgan 31 mit seinen Flächen 32, 33 sowohl den Eingang 28 als auch den Ausgang 46. Das Betätigungsorgan 31 liegt dabei unter Vorspannung an den entsprechenden Ventilsitzen an. Die Vorspannung wird durch eine in den 13 bis 15 eingezeichnete Feder 47 bewirkt, wobei diese Feder sowohl als gesondertes Element ausgebildet und vorgesehen sein als auch durch die Vorspannung des Betätigungselements 31 selbst gebildet sein kann.The 13 to 15 illustrate another advanced embodiment of the pilot valve 5 which is used to control a single main valve 2 as well as in duplicate for the control of two main valves 2 . 3 can be used. It can also serve for the direct control of relatively small, for example, high-energy gas flows, for example in small propane gas equipment. This pilot valve 5 in its construction is largely consistent with the pilot valve 5 after the 4 to 6 but with the line 34 leading exit is missing. From the connections 28 . 29 is for example the connection 28 as usual, the input during the other, above also referred to as input port 29 , now with 46 is designated and forms an output. Otherwise, the previous description applies without restriction. At rest, the actuator closes 31 with its surfaces 32 . 33 both the entrance 28 as well as the exit 46 , The actuator 31 is biased against the corresponding valve seats. The bias is by a in the 13 to 15 drawn pen 47 causes, this spring being formed and provided both as a separate element and by the bias of the actuating element 31 can be self-educated.

Der Eingang 28 und der Ausgang 46 können nicht gleichzeitig freigegeben werden. Sie können nur alternierend öffnen, indem das Betätigungsorgan 31 nach der einen oder nach der anderen Richtung ausgelenkt wird. 14 veranschaulicht die Freigabe des Ausgangs 46 bei gleichzeitig geschlossenem Eingang 28. 15 veranschaulicht hingegen die Freigabe des Eingangs 28 bei gleichzeitigem Verschluss des Ausgangs 46.The entrance 28 and the exit 46 can not be shared at the same time. They can only open alternately by the actuator 31 is deflected in one direction or the other. 14 illustrates the release of the output 46 at the same time closed entrance 28 , 15 on the other hand illustrates the release of the input 28 with simultaneous closure of the output 46 ,

Dieses Pilotventil 5 arbeitet wie folgt:
Im Ruhezustand ist das Betätigungsorgan 31 nicht erregt. Es schwingt nicht. Das Pilotventil 5 ist insge samt geschlossen. Wird nun eine bipolare Wechselspannung, beispielsweise nach einer der Kurvenformen gemäß 11 oder 12 an das Betätigungsorgan 31 angelegt, oszilliert dieses, wobei abwechselnd der Eingang 28 und der Ausgang 46 öffnen. In der in 15 veranschaulichten Phase einer Polarität gelangt unter Druckerhöhung eine Gasportion in das Innenvolumen des Gehäuses 30 hinein. Wechselt das Ansteuersignal seine Polarität schwingt das Betätigungsorgan 31 in seine andere Lage, gemäß 14. Es wird nun der Eingang 28 geschlossen und der Ausgang 46 geöffnet, wodurch die von dem Gehäuse 30 aufgenommene Gasportion unter Druckerniedrigung wieder über den Ausgang 46 abgegeben wird.This pilot valve 5 works as follows:
At rest, the actuator is 31 not excited. It does not swing. The pilot valve 5 is closed altogether. Will now be a bipolar AC voltage, for example, according to one of the waveforms according to 11 or 12 to the actuator 31 created, this oscillates, alternating the input 28 and the exit 46 to open. In the in 15 illustrated phase of a polarity passes under pressure increase a gas portion in the inner volume of the housing 30 into it. If the drive signal changes its polarity, the actuator oscillates 31 in his other position, according to 14 , It will be the entrance now 28 closed and the exit 46 opened, eliminating the from the housing 30 absorbed gas portion under pressure reduction again via the output 46 is delivered.

Die Ansteuerung dieses Pilotventils 5 erfolgt vorzugsweise mit einer symmetrischen Wechselspannung, beispielsweise gemäß 11 rechts. Soll der Gasfluss gedrosselt werden, wird beispielsweise zu einer Kurvenform gemäß 11 links übergegangen, wodurch die Öffnungszeiten von Eingang 28 und Ausgang 46 geringer und somit die durchgelassenen Gasportionen kleiner werden. Somit lässt sich der Gasfluss durch das Pilotventil 5 stufenlos steuern.The activation of this pilot valve 5 is preferably carried out with a symmetrical AC voltage, for example according to 11 right. If the gas flow to be throttled, for example, to a waveform according to 11 On the left, the opening hours of the entrance 28 and exit 46 lower and thus the transmitted gas portions are smaller. Thus, the gas flow through the pilot valve can be 5 steplessly steer.

Des Weiteren ist es möglich, den Gasfluss durch Vergrößerung oder Verminderung der Ansteuerfrequenz und somit der Schwingfrequenz des Betätigungsorgans 31 zu steuern. Nachdem bei jedem Schwingungszyklus genau eine Gasportion durchgelassen wird, wird der Gasfluss mit zunehmender Frequenz größer. Ebenso kann er in geringem Maß durch eine Beeinflussung der Schwingungsamplitude beeinflusst werden.Furthermore, it is possible to increase the gas flow by increasing or decreasing the drive frequency and thus the oscillation frequency of the actuator 31 to control. Since exactly one gas portion is allowed to pass through each oscillation cycle, the gas flow increases with increasing frequency. Likewise, it can be influenced to a small extent by influencing the oscillation amplitude.

Das Pilotventil 5 nach den 13 bis 15 ist eigensicher. Es kann weder durch vorwärts noch durch rückwärts anliegenden Gasdruck geöffnet werden. Es ist jeweils mindestens eines der beiden Teilventile an dem Eingang 28 oder Ausgang 46 geschlossen. Außerdem kann es weder geöffnet werden, indem eine Gleichspannung in der einen oder der anderen Richtung (Polarität) angelegt wird. Zum Freigeben eines Gasflusses ist das Anliegen einer Wechselspannung erforderlich, die zu einer ausreichend großen Oszillation des Betätigungsorgans 31 vorzugsweise im Ultraschallbereich führt. Das Pilotventil 5 eignet sich zur Dosierung kleiner Gasflüsse oder anderer kompressibler fluider Medien. Inkompressible Medien (Wasser, Öl) können mit diesem Ventil gesteuert werden, wenn das Gehäuse 30 elastisch ist, einen elastischen Abschnitt aufweist oder wenn ein sonstiger elastischer Puffer zwischen dem Eingang und dem Ausgang vorhanden ist.The pilot valve 5 after the 13 to 15 is intrinsically safe. It can not be opened by forward or backward gas pressure. It is in each case at least one of the two partial valves at the entrance 28 or exit 46 closed. In addition, it can not be opened by applying a DC voltage in one direction or the other (polarity). To release a gas flow, the concern of an AC voltage is required, which leads to a sufficiently large oscillation of the actuator 31 preferably in the ultrasonic range leads. The pilot valve 5 suitable for dosing small gas flows or other compressible fluid media. Incompressible media (water, oil) can be controlled with this valve when the housing 30 is elastic, has an elastic portion or if there is another elastic buffer between the inlet and the outlet.

Eine Ventilanordnung weist zur Steuerung ein Pilotventil 5 mit piezoelektrischem Betätigungsorgan 31 auf. Das Pilotventil 5 ist mit einer Wechselspannung angesteuert, so dass dessen Betätigungsorgan 31 schwingt, um einen Gasfluss freizugeben.A valve assembly has a pilot valve for control 5 with piezoelectric actuator 31 on. The pilot valve 5 is driven by an alternating voltage so that its actuator 31 vibrates to release a gas flow.

Claims

Valve arrangement ( 1 ), in particular gas valve arrangement, with at least one main valve ( 2 ), which is a valve closure member ( 17 ) provided with a fluid-operated drive device ( 6 ), with a pilot valve ( 5 ) connected to the drive device ( 6 ) to control them by a pilot fluid flow, and a piezoelectric actuator ( 31 ) for influencing the pilot fluid flow, and with a control device ( 35 ) connected to the pilot valve ( 5 ) and this is acted upon by an alternating voltage to oscillate between open position and closed position and thereby the main valve ( 2 ) to open.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the AC voltage has a rectangular waveform.

Valve arrangement according to claim 2, characterized in that the control device ( 35 ) is adapted to modulate the duty cycle of the AC voltage.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the piezoelectric actuating organ ( 31 ) an inductive component (L) is connected in parallel.

Valve arrangement according to claim 4, characterized in that the alternating voltage has a frequency which coincides with the resonance frequency of the piezoelectric actuator ( 31 ) and the inductive component (L) formed parallel resonant circuit ( 31 , L) matches or lies above it.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that that the frequency of the AC voltage above or below the audible Audio frequency is.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the piezoelectric component ( 31 ) is a bending vibrator.

Valve arrangement according to claim 7, characterized in that the bending oscillator a piezoelectric element stack ( 41 . 42 . 43 ) whose length is piezoelectrically variable.

Valve arrangement according to claim 8, characterized in that the piezo element stack ( 41 . 42 . 43 ) on one side with a stretch-resistant carrier element ( 39 ) which is parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric element stack ( 41 . 42 . 43 ).

Valve arrangement according to Claim 1, with two main valves arranged one behind the other ( 2 . 3 ), both of which each by a fluid-operated drive device ( 6 . 7 ) are controlled.

Valve arrangement according to claim 10, characterized in that the pilot valve ( 5 ) two alternately releasable ports ( 28 . 29 . 46 ) provided with the drive means ( 6 . 7 ) of the main valves ( 2 . 3 ) are connected.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the piezoelectric actuator ( 31 ) of the pilot valve ( 5 ) both connections ( 28 . 29 . 46 ) of the pilot valve ( 5 ) controls.

Valve arrangement according to claim 12, characterized in that the piezoelectric actuator ( 31 ) is a flexural vibrator, which is used to release one of the connections ( 28 . 29 . 46 ) deflected in a first direction and to release the other terminal ( 28 . 29 . 46 ) is deflected in the other direction, so that only one or the other port is released in each case.

Valve arrangement according to claim 12, characterized in that the piezoelectric actuator ( 31 ) at spaced-apart locations on one and the same side valve closure surfaces ( 32 . 33 ) wearing.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the control device ( 35 ) is set up to deliver a bipolar AC voltage.

Valve arrangement according to claim 15, characterized in that the AC voltage can be pulse width modulated in at least one polarity is.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that in or on one of the main valve ( 2 ), following chamber ( 25 ) a sensor is on is associated with the control device ( 35 ) connected is.

Valve arrangement according to claim 17, characterized in that sensor is a pressure sensor and that the control device by means of the main valve ( 2 ) in the chamber ( 25 ) regulates prevailing pressure.

Valve arrangement according to claim 10 and 18, characterized in that the control device ( 35 ) the second main valve ( 3 ) to adjust desired gas flows according to its passage characteristic to appropriate, the desired gas flows defining positions.

Valve arrangement according to claim 1, characterized in that the main valve ( 2 ) is an electromagnetically actuated valve upstream or downstream.

Pilot valve for controlling small gas flows, with a piezoelectric actuator ( 31 ) housed in a housing ( 30 ) is arranged and two valve closure surfaces ( 32 . 33 ), of which one into the housing ( 30 ) leading inlet ( 28 ) and the other one out of the housing ( 30 ) lead out the outlet ( 46 ), wherein at rest both the inlet ( 28 ) as well as the outlet ( 46 ) closed and by actuation of the actuating element ( 31 ) are to be released from this alternately.

Method for controlling a valve arrangement with at least one main valve ( 2 ) and at least one pilot valve ( 5 ), in which the pilot valve ( 5 ) to open the main valve ( 2 ) is operated oscillating between open position and closed position.